KR20230025489A - 유전체 필터 안테나, 전자 장치 및 안테나 어레이 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 유전체 필터 안테나, 전자 장치 및 안테나 어레이를 제공한다. 유전체 필터 안테나는 유전체 안테나 및 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층을 포함한다. 유전체 안테나는 최상층에 위치된다. 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층은 유전체 안테나 아래에 위치된다. 에너지 결합은 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행된다. 유전체 안테나와 유전체 공진 캐비티의 재료는 고유전율을 갖는 세라믹 유전체이다. 에너지 결합은 본 출원의 유전체 필터 안테나의 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행되어 전송선이나 정합 회로를 사용하지 않고 삽입 손실을 회피함으로써 작은 크기 및 양호한 에코 성능을 구현할 수 있다.
Description
본 출원은 2020년 6월 29일에 중국 특허청에 출원된 중국 특허 출원 제202010602533.2호 ('유전체 필터 안테나, 전자 장치 및 안테나 어레이')에 대한 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 안테나 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 유전체 필터 안테나, 전자 장치 및 안테나 어레이에 관한 것이다.
현대 무선 통신 기술의 발달과 함께, 통신 시스템은 소형화, 집적화 및 다기능화되는 경향이 있다. 이에 상응하여, 통신 장치는 무선 주파수 프런트 엔드(front-end) 회로에 대한 요구사항이 점점 더 높아지고 있다. 안테나와 필터는 무선 주파수 프런트 엔드 회로의 두 가지 핵심 컴포넌트이다. 기존의 해결수단에서, 안테나와 필터는 독립적으로 설계된다. 안테나와 필터는 전송선이나 정합 회로를 사용하여 캐스케이드 연결되어 임피던스 정합을 구현하고 함께 작동해야 한다. 추가적인 전송선이나 정합 회로는 필연적으로 전체 안테나 시스템의 크기 증가, 전체 안테나 시스템의 성능 저하 및 추가적인 전송 손실 발생을 야기시킨다.
본 출원은 전송선이나 정합 회로를 사용하지 않고 삽입 손실을 방지하여 소형화 및 우수한 에코 성능을 구현하기 위한 유전체 필터 안테나, 전자 장치 및 안테나 어레이를 제공한다.
제1 측면에 따르면, 유전체 안테나 및 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티(cavity) 층을 포함하는 유전체 필터 안테나가 제공된다. 유전체 안테나는 최상층에 위치된다. 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층은 유전체 안테나 아래에 위치된다. 에너지 결합은 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행된다. 유전체 안테나와 유전체 공진 캐비티의 재료는 고유전율을 갖는 세라믹 유전체이다.
제1 측면의 유전체 필터 안테나는 최상층에 위치된 유전체 안테나와 유전체 안테나 아래에 위치된 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층을 포함한다. 에너지 결합은 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행되어 전송선이나 정합 회로를 사용하지 않고 삽입 손실을 방지함으로써 작은 크기와 좋은 에코 성능을 구현할 수 있다.
제1 측면의 유전체 필터 안테나의 유전체 안테나는 안테나와 유전체 필터의 최종 레벨 공진 캐비티의 쌍방으로서 기능하고, 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층과 함께 유전체 필터를 구성한다. 즉, 유전체 필터 안테나는 안테나이자 필터이다. 제1 측면의 유전체 필터 안테나는 필터의 기능을 구현하면서 안테나의 방사 기능을 구현할 수 있다.
제1 측면의 유전체 필터 안테나에서, 필터 구조, 공통 컴포넌트 구조 및 방사 구조가 협력적으로 설계됨으로써, 종래의 해결수단에서 캐스케이딩 효과로 인해 필터의 입력 포트에서 에코 열화가 발생하는 경우를 방지할 수 있다.
제1 측면의 유전체 필터 안테나는 적층 방식으로 설계될 수 있다. 적층 설계를 기반으로, 필터와 안테나 사이에 전송선이나 정합 회로가 회피될 수 있다. 즉, 피딩(feeding) 네트워크의 경로가 감소되어 전체적인 삽입 손실을 줄일 수 있다.
제1 측면의 유전체 필터 안테나에서 유전체 안테나의 크기는 대폭 감소된다. 전송선 또는 정합 회로의 사용으로 인해 발생되는 삽입 손실을 피하기 위해 유전체 안테나와 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층 사이의 연결에 전송선 또는 정합 회로가 사용될 필요가 없다. 필터와 안테나는 일체형으로 설계된다. 전체 구조가 콤팩트하다. 이러한 방식으로, 안테나 시스템의 구조가 효과적으로 감소될 수 있고, 안테나 시스템의 크기가 크게 감소될 수 있으며, 안테나 시스템의 소형화, 집적화, 고성능화에 대한 개발 요구사항이 보다 잘 충족될 수 있다.
제1 측면의 유전체 필터 안테나에서, 필터와 안테나 모두 고유전율을 갖는 세라믹 유전체로 만들어져서 구조의 크기를 크게 감소시킬 수 있다.
제1 측면의 가능한 구현에서, 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층의 각각의 유전체 공진 캐비티의 모든 표면은 금속 도금된다. 이러한 가능한 구현에서, 공진 캐비티의 에너지가 누설되는 것을 방지하고 유전체 공진 캐비티의 성능을 향상시키기 위해 유전체 공진 캐비티의 모든 표면에 금속층이 도금된다.
제1 측면의 가능한 구현에서, 유전체 안테나의 표면의 일부가 금속 도금된다. 이러한 구현예에서, 유전체 안테나의 주파수를 조절하기 위해 유전체 안테나의 표면의 일부에 금속층이 도금된다.
전술한 가능한 구현에서, 금속 도금의 재료는 은, 금, 주석 등일 수 있다. 이것은 본 출원에서 제한되지 않는다.
제1 측면의 가능한 구현에서, 에너지 결합은 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 상에 배치된 슬롯, 프로브 또는 표면 금속층을 사용하여 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행된다. 이러한 가능한 구현에서, 유전체 안테나와 유전체 공진 캐비티의 형상, 크기 및 상대적인 위치에 기초하여, 슬롯, 프로브 또는 표면 금속층 중 하나 또는 조합이 사용되어 유전체 안테나와 유전체 공진 캐비티 사이의 에너지 결합을 완료할 수 있어서 전송선 또는 정합 회로의 사용으로 인해 발생되는 삽입 손실을 방지할 수 있다.
제1 측면의 가능한 구현에서, 제1 슬롯은 유전체 안테나의 바닥 표면에서 내측으로 배치되고, 제2 슬롯은 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티의 상단 표면에서 내측으로 배치된다. 제1 슬롯의 위치는 제2 슬롯의 위치와 정렬된다. 에너지 결합은 제1 슬롯과 제2 슬롯을 사용하여 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행된다.
제1 측면의 가능한 구현에서, 제1 프로브는 유전체 안테나의 바닥 표면에서 내측으로 배치되고, 제2 프로브는 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티의 상단 표면에서 내측으로 배치된다. 제1 프로브의 위치는 제2 프로브의 위치와 정렬된다. 에너지 결합은 제1 프로브와 제2 프로브를 사용하여 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행된다.
이전의 가능한 구현에서, 제1 프로브와 제2 프로브는 모두 금속화된 스루홀이고, 제1 프로브와 제2 프로브는 패드를 사용하여 연결된다.
제1 측면의 가능한 구현에서, 표면 금속층은 유전체 안테나의 측면 상에 배치되고, 프로브는 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티의 상단 표면에서 내측으로 배치된다. 표면 금속층의 위치는 프로브의 위치와 정렬된다. 에너지 결합은 표면 금속층과 프로브를 사용하여 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행된다.
이전의 가능한 구현에서, 프로브는 금속화된 스루홀이고, 프로브와 표면 금속층은 패드를 사용하여 연결된다.
제1 측면의 가능한 구현에서, 유전체 안테나는 이중 편파 안테나이다. 이러한 방식으로, 이중 편파 유전체 필터 안테나가 형성될 수 있다.
제2 측면에 따르면, 제1 측면 및 제1 측면의 임의의 가능한 구현에 따른 유전체 필터 안테나를 포함하는 전자 장치가 제공된다.
제3 측면에 따르면, 제1 측면 및 제1 측면의 임의의 가능한 구현에 따른 유전체 필터 안테나를 포함하는 안테나 어레이가 제공된다. 복수의 유전체 필터 안테나는 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 어레이를 형성한다. 제3 측면에서, 안테나 어레이는 작은 입도와 매우 자유로운 레이아웃을 갖는다.
제3 측면의 가능한 구현에서, 안테나 어레이는 네트워크 장치, 예를 들어 기지국에 적용된다.
도 1은 안테나와 필터가 전송선을 사용하여 연결된 개략도이다.
도 2는 안테나 및 필터의 개략도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 개략도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 개략도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 개략도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 개략도이다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 이중 편파 유전체 필터 안테나의 개략도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 에코 성능과 기존 안테나의 에코 성능 사이의 비교 도면이다.
도 2는 안테나 및 필터의 개략도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 개략도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 개략도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 개략도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 개략도이다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 이중 편파 유전체 필터 안테나의 개략도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 에코 성능과 기존 안테나의 에코 성능 사이의 비교 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 기술적 해결수단에 대해 설명한다.
먼저, 기존 안테나와 기존 필터가 간략히 설명된다.
기존의 해결수단에서, 안테나와 필터는 합의된 포트 특성 임피던스에 기초하여 2개의 컴포넌트로서 독립적으로 설계 및 처리된다. 도 1은 전송선(모듈일 수 있음)을 사용하여 안테나와 필터가 연결된 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 필터(110)는 입력 포트(112)와 출력 포트(114)를 갖고, 안테나(120)는 입력 포트(122)를 갖는다. 전송선(130)의 일단은 필터(110)의 출력 포트(114)에 연결되고, 타단은 안테나(120)의 입력 포트(122)에 연결된다. 전송선은 정합 회로(또한 피딩(feeding) 회로로도 지칭됨)로 대체될 수 있다. 안테나와 필터는 합의된 포트 특성 임피던스(예: 50옴)에 기초하여 독립적으로 설계 및 처리된다. 두 장치, 즉 필터와 안테나의 포트 특성 임피던스는 작동 대역폭 범위 내에서 합의된 포트 특성 임피던스(50옴)와 완전히 같을 수는 없다. 두 장치가 전송선이나 정합 회로를 사용하여 캐스케이딩된 후, 필터의 입력 포트(112)에서의 에코 성능이 심각하게 저하된다. 또한, 전송선이나 정합 회로는 필터를 안테나에 연결하는 데 사용되어야 한다. 이는 삽입 손실을 야기하여 안테나 시스템의 손실을 증가시킬 수 있다.
도 2는 안테나 및 필터의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기존의 해결수단에서, 무선 주파수 프런트 엔드 회로의 수동 소자는 필터(210), 전송선(또는 정합 회로) 및 안테나(220)(도 2의 안테나(220)는 전송선 또는 정합 회로를 포함함)의 세 부분을 포함한다. 많은 개수의 컴포넌트는 소형화를 용이하게 하지 않는다. 또한, 기존의 해결수단에서, 필터와 안테나 둘 다의 작동 대역폭은 안테나 시스템의 작동 대역폭보다 더 커야 한다. 안테나의 대역폭은 안테나의 크기에 정비례하기 때문에, 안테나를 소형화하는 것은 어렵다.
전술한 문제를 기반으로, 본 출원은 유전체 필터 안테나, 전자 장치 및 안테나 어레이를 제공한다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나(300)의 개략도이다. 도 3에서, A는 개략도이고, B는 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유전체 필터 안테나(300)는 유전체 안테나(310) 및 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티(cavity)(320) 층을 포함한다. 유전체 안테나(310)는 최상층에 위치된다. 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티(320) 층은 유전체 안테나(310) 아래에 위치된다. 에너지 결합은 유전체 안테나(310)와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티(322) 사이에서 수행된다. 유전체 안테나(310) 및 유전체 공진 캐비티(320)의 재료는 고유전율을 갖는 세라믹 유전체이다.
본 출원의 실시예에서 제공되는 유전체 필터 안테나는 최상층에 위치된 유전체 안테나와 유전체 안테나 아래에 위치된 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층을 포함한다. 에너지 결합은 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행되어, 전송선이나 정합 회로를 사용하지 않고 삽입 손실을 방지하여 작은 크기와 양호한 에코 성능을 구현할 수 있다.
본 출원의 실시예에서 유전체 안테나는 유전체 필터의 안테나 및 최종 레벨 공진 캐비티 모두의 역할을 하고, 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층과 함께 유전체 필터를 구성한다. 즉, 본 출원의 실시예에서 유전체 필터 안테나는 안테나 및 필터 둘 다이다. 필터는 복수의 공진 캐비티(공진기)를 포함한다. 본 출원의 실시예에서, 최종 레벨 공진 캐비티는 유전체 안테나에 의해 구현되고, 나머지 공진 캐비티는 유전체 공진 캐비티에 의해 구현된다. 본 출원의 실시예에서 유전체 필터 안테나는 2개 이상의 유전체 블록(유전체 안테나 또는 유전체 공진 캐비티) 층을 포함한다. 최상층은 유전체 안테나이고, 나머지 층은 유전체 공진 캐비티이다. 본 출원의 실시예에서 제공되는 유전체 필터 안테나는 필터의 기능을 구현하면서 안테나의 방사 기능을 구현할 수 있다.
본 출원의 실시예에서, 필터 구조(필터), 공통 컴포넌트 구조(전송선 또는 정합 회로), 및 방사 구조(안테나)가 협력 설계됨으로써, 기존 해결수단에서 캐스케이딩 효과로 인해 발생되는 필터의 입력 포트에서 에코 저하를 방지할 수 있다. 본 출원의 실시예에서 유전체 필터 안테나의 S 파라미터(예를 들어, |S11|)가 크게 향상되고, 안테나 시스템의 방사 전력 이득이 또한 크게 증가된다.
본 출원의 실시예에서 유전체 필터 안테나는 적층 방식으로 설계될 수 있다. 적층 설계에 기초하여, 전송선 또는 정합 회로가 필터와 안테나 사이에서 회피될 수 있다. 즉, 피딩(feeding) 네트워크의 경로가 감소되어 전체적인 삽입 손실을 줄일 수 있다.
본 출원의 실시예에서 유전체 안테나의 작동 대역폭은 안테나 시스템의 작동 대역폭보다 훨씬 작을 수 있는 반면, 기존 안테나의 대역폭은 안테나 시스템의 작동 대역폭보다 커야 한다. 따라서, 본 출원의 실시예에서 유전체 안테나의 크기가 크게 감소된다. 전송선 또는 정합 회로는 전송선 또는 정합 회로의 사용으로 인해 발생되는 삽입 손실을 방지하기 위해 유전체 안테나와 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층 사이의 연결을 위해 사용될 필요는 없다. 필터와 안테나는 일체형으로 설계된다. 전체 구조가 콤팩트하다. 이러한 방식으로, 안테나 시스템의 구조가 효과적으로 감소될 수 있고, 안테나 시스템의 크기가 크게 감소될 수 있으며, 안테나 시스템의 소형화, 집적화, 고성능화에 대한 개발 요구사항이 보다 잘 충족될 수 있다.
본 출원에서, 고유전율은 유전체 안테나 또는 유전체 필터에 적용될 수 있는 비교적 높은 유전율임이 이해되어야 한다. 예를 들어, 유전율은 6보다 크거나 또는 8보다 클 수 있다. 다만, 필터링 및 안테나 방사에 대한 요구사항이 충족될 수 있다면, 유전율이 6 이하이거나 또는 8 이하인 경우가 본 출원에서 배제되는 것은 아니다.
본 출원에서 고유전율을 갖는 세라믹 유전체는 세라믹 재료, 예를 들어, 티탄산바륨(BaTiO3)을 주성분으로 하는 세라믹 재료, 탄산바륨(BaCO3)을 주성분으로 하는 세라믹 재료, BaO-Ln2O3-TiO3 계열 세라믹 재료, 복합 페로브스카이트(perovskite) 계열 세라믹 재료 또는 납계 페로브스카이트 계열 세라믹 재료, 또는 다른 유사한 세라믹 재료를 포함할 수 있지만 이것으로 제한되는 것은 아님이 추가로 이해되어야 한다. 이것은 본 출원에서 제한되지 않는다. 본 출원에서, 필터와 안테나 모두 처리를 통해 고유전율을 갖는 세라믹 유전체로 만들어져 구조의 크기를 효과적으로 줄일 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 유전체 필터 안테나의 유전체 안테나는 직사각형 기둥 형상 또는 원통 형상일 수 있고, 유전체 공진 캐비티도 직사각형 기둥 형상 또는 원통 형상일 수 있다. 유전체 안테나의 크기는 유전체 공진 캐비티의 크기보다 크거나 같을 수도 있거나, 또는 유전체 공진 캐비티의 크기보다 작을 수 있다. 이것은 본 출원에서 제한되지 않는다.
본 출원의 일부 실시예에서, 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층 내의 각각의 유전체 공진 캐비티의 모든 표면은 금속 도금을 가질 수 있다. 유전체 공진 캐비티의 모든 표면에 금속층이 도금되어 공진 캐비티의 에너지가 외부로 누설되는 것을 방지하고 유전체 공진 캐비티의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 유전체 안테나의 표면의 일부는 금속 도금을 갖는다. 유전체 안테나의 표면 일부에 금속층이 도금되어 유전체 안테나의 주파수를 조절할 수 있다. 표면의 일부는 유전체 안테나의 상단 표면의 전부 또는 일부일 수 있거나, 또는 유전체 안테나의 측면 표면의 전부 또는 일부일 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 유전체 필터 안테나(300)의 유전체 안테나(310)의 상단 표면의 일부는 금속 도금(312)을 갖는다. 금속 도금은 다르게는 유전체 안테나의 표면 상에 배치되지 않을 수 있다. 이것은 본 출원에서 제한되지 않는다.
본 출원의 일부 실시예에서, 유전체 블록 층은 표면 상의 금속 도금을 사용하여 소결될 수 있다. 유전체 공진 캐비티의 모든 표면은 금속 도금을 가질 수 있다. 유전체 안테나의 바닥 표면은 소결을 용이하게 하기 위해 금속 도금을 가질 수 있다.
본 출원의 실시예에서, 금속 도금의 재료는 은, 금, 주석 등일 수 있다. 이것은 본 출원에서 제한되지 않는다.
본 출원의 일부 실시예에서, 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 상에 배치된 슬롯, 프로브 또는 표면 금속층을 사용하여 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에 에너지 결합이 수행된다. 유전체 안테나와 유전체 공진 캐비티의 형상, 크기 및 상대적인 위치에 따라, 슬롯, 프로브 또는 표면 금속층 중 하나 또는 조합이 사용되어 유전체 안테나와 유전체 공진 캐비티 사이의 에너지 결합을 완료할 수 있다.
일부 특정 실시예에서, 슬롯을 사용하여 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에 에너지 결합이 수행될 수 있다. 도 4는 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나(400)의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 슬롯(414)은 유전체 안테나(410)의 바닥 표면에서 내측으로 배치되고, 제2 슬롯(424)은 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티(420)의 상단 표면에서 내측으로 배치된다. 제1 슬롯(414)의 위치는 제2 슬롯(424)의 위치와 정렬된다. 제1 슬롯(414)과 제2 슬롯(424)을 사용하여 유전체 안테나(410)와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티(420) 사이에 에너지 결합이 수행된다.
도 4에 도시된 구조에서, 금속화되지 않은 슬롯은 에너지 결합을 구현하기 위해 유전체 안테나의 소결 표면(유전체 안테나의 바닥 표면 및 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티의 상단 표면)(최종 레벨 유전체 공진 캐비티)와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티(끝에서 두 번째 수준의 유전체 공진 캐비티) 상에 배치된다. 슬롯은 도 4에 도시된 스트립 형상의 슬롯일 수 있다. 제1 슬롯(414)은 유전체 안테나를 관통하지 않을 수 있다. 제2 슬롯(424)은 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티를 관통하지 않을 수 있다. 슬롯의 구체적인 형태는 정사각형 구멍 또는 원형 구멍일 수 있거나, 또는 다른 형상일 수 있다. 이것은 본 출원에서 제한되지 않는다.
일부 특정 실시예에서, 프로브를 사용하여 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에 에너지 결합이 수행될 수 있다. 도 5는 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나(500)의 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 프로브(514)는 유전체 안테나(510)의 바닥 표면에서 내측으로 배치되고, 제2 프로브(524)는 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티(520)의 상단 표면에서 내측으로 배치된다. 제1 프로브(514)의 위치는 제2 프로브(524)의 위치와 정렬된다. 제1 프로브(514)와 제2 프로브(524)를 사용하여 유전체 안테나(510)와 유전체 안테나(510)에 인접한 유전체 공진 캐비티(520) 사이에 에너지 결합이 수행될 수 있다.
도 5에 도시된 구조에서, 프로브는 에너지 결합을 구현하기 위해 유전체 안테나의 소결 표면(유전체 안테나의 바닥 표면 및 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티의 상단 표면)(최종 레벨 유전체 공진 캐비티)과 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티(끝에서 두 번째 수준의 유전체 공진 캐비티) 상에 배치된다. 구체적으로, 제1 프로브(514)와 제2 프로브(524)는 모두 금속화된 스루홀일 수 있으며, 제1 프로브(514)와 제2 프로브(524)는 패드를 사용하여 연결된다. 프로브는 도 5에 도시된 스트립 형태일 수 있다. 제1 프로브(514)는 유전체 안테나를 관통하지 않을 수 있다. 제2 프로브(524)는 유전체 안테나(510)에 인접한 유전체 공진 캐비티을 관통하지 않을 수 있다.
일부 특정 실시예에서, 프로브와 표면 금속층의 형태로 유전체 안테나와 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에 에너지 결합이 수행될 수 있다. 도 6은 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나(600)의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 표면 금속층(614)이 유전체 안테나(610)의 측면 상에 배치되고, 프로브(624)가 유전체 안테나(610)에 인접한 유전체 공진 캐비티(620)의 상단 표면에서 내측으로 배치된다. 표면 금속층(614)의 위치는 프로브(624)의 위치와 정렬된다. 표면 금속층(614)과 프로브(624)를 사용하여 유전체 안테나(610)와 유전체 안테나(610)에 인접한 유전체 공진 캐비티(620) 사이에 에너지 결합이 수행된다.
도 6에 도시된 구조에서, 프로브와 표면 금속층은 에너지 결합을 구현하기 위해 유전체 안테나의 소결 표면(유전체 안테나의 바닥 표면 및 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티의 상단 표면)(최종 레벨 유전체 공진 캐비티)과 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티(끝에서 두 번째 레벨의 유전체 공진 캐비티)로부터 내측에 배치된다. 구체적으로, 프로브(624)는 금속화된 스루홀일 수 있고, 표면 금속층(614)은 작은 스트립 형상의 금속 도금 조각일 수 있다. 프로브는 도 6에 도시된 스트립 형상일 수 있다. 프로브(624)는 유전체 안테나를 관통하지 않을 수 있다. 프로브(624)는 패드를 사용하여 표면 금속층(614)에 연결될 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 유전체 안테나는 이중 편파 안테나일 수 있다. 이러한 방식으로, 이중 편파 유전체 필터 안테나가 형성될 수 있다. 도 7은 본 출원의 실시예에 따른 이중 편파 유전체 필터 안테나(700)의 개략도이다. 여기서, 도 7에서 A는 이중 편파 유전체 필터 안테나(700)의 입체도이고, 도 7에서 B는 이중 편파 유전체 필터 안테나(700)의 평면도이며, 도 7에서 C는 이중 편파 유전체 필터 안테나(700)의 측면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이중 편파 유전체 필터 안테나는 두 개의 피드 포트(커넥터)를 갖는다. 각각의 피드 포트는 신호의 한 채널 및 한 채널에 대응한다. 신호의 두 채널의 편광 방향은 예를 들어 +45도 및 -45도와 같이 직교할 수 있다. 각각의 신호 채널은 8개의 유전체 공진 캐비티와 하나의 유전체 안테나의 캐비티를 갖는 하나의 유전체 필터를 통과한다. 총 9개의 캐비티, 즉 9개의 차수(order)가 있다. 즉, 도 7에 도시된 이중 편파 유전체 필터 안테나는 이중 편파 9차 유전체 필터 안테나이다. 이중 편파 9차 유전체 필터 안테나는 기지국의 안테나 시스템에서 일반적이다. 본 출원의 실시예는 다른 차수의 유전체 필터 안테나를 추가로 제공한다. 예를 들어, 8개의 유전체 공진 캐비티 층 이 더 추가되면, 이중 편파 17차 유전체 필터 안테나가 형성될 수 있다.
본 출원의 본 실시예에서 제공되는 유전체 필터 안테나의 에코 성능이 크게 향상된다. 도 8은 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터 안테나의 에코 성능과 기존 안테나의 에코 성능 사이의 비교 도면이다. 도 8은 2개의 안테나가 동일한 크기를 가질 때 본 출원의 본 실시예의 유전체 필터 안테나와 기존 안테나의 S 파라미터를 도시한다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, -20 dB의 S파라미터가 예로 사용되는 경우, 본 출원의 본 실시예의 유전체 필터 안테나의 작동 대역폭은 대략 3.50 GHz 내지 3.63 GHz이며, 기존 안테나의 작동 대역폭은 단지 약 3.54 GHz 내지 3.57 GHz일 뿐이다. 본 출원의 본 실시예의 유전체 필터 안테나의 작동 대역폭이 명확하게 향상된다. 이 경우, 에코 성능이 크게 향상된다. 또한, 작동 대역폭이 크게 향상되기 때문에 안테나 시스템의 소형화가 더 잘 구현된다.
본 출원의 실시예에서 제공되는 유전체 필터 안테나의 경우, 복수의 유전체 블록 층을 접합하여 전체 구조가 형성된다. 천공, 금속 도금 및 소결과 같은 간단한 작동만이 유전체 블록에 대해 수행되면 된다. 유전체 필터 안테나는 가공 난이도가 낮고, 비용이 저렴하며, 성능 일관성이 우수하다.
본 출원은 전자 장치를 더 제공한다. 전자 장치는 본 출원의 전술한 실시예에서 설명된 유전체 필터 안테나를 포함한다.
본 출원은 본 출원의 전술한 실시예에서 설명된 복수의 유전체 필터 안테나를 포함하는 안테나 어레이를 더 제공한다. 안테나 어레이에서, 복수의 유전체 필터 안테나가 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 어레이를 형성한다.
본 출원의 본 실시예에서, 안테나 어레이는 작은 입도와 매우 자유로운 레이아웃을 갖는다. 본 출원의 본 실시예에서 이중 편파 유전체 필터 안테나 유닛은 ±45도의 두 편파 채널에 대응할 수 있다. 안테나 어레이는 복수의 이중 편파 유전체 필터 안테나를 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 배열하여 형성될 수 있다.
본 출원의 본 실시예에서의 안테나 어레이는 네트워크 장치, 예를 들어 기지국에 적용될 수 있다.
본 명세서에서 다양한 숫자 기호는 단지 설명의 편의를 위해 구별되며, 본 출원의 범위를 제한하기 위해 사용되지 않음이 추가로 이해되어야 한다.
전술한 실시예의 기술적 특징은 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 설명을 간략히 하기 위하여, 전술한 실시예들의 기술적 특징들의 가능한 모든 조합이 설명되지는 않는다. 다만, 기술적 특징의 조합이 서로 상충되지 않는 한, 본 명세서에 기재된 범위로 간주되어야 한다.
전술한 설명은 본 출원의 특정 구현일 뿐이며, 본 출원의 보호 범위를 제한하지 않다. 본 출원에 개시된 기술적 범위 내에서 당업자에 의해 쉽게 파악된 변형 또는 교체는 본 출원의 보호 범위에 속한다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 청구범위의 보호 범위에 따른다.
Claims (13)
- 유전체 필터 안테나로서,
유전체 안테나 및 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티(cavity) 층
을 포함하며,
상기 유전체 안테나는 최상층에 위치되고, 상기 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층은 상기 유전체 안테나 아래에 위치되며, 에너지 결합은 상기 유전체 안테나와 상기 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행되고, 상기 유전체 안테나와 상기 유전체 공진 캐비티의 재료는 고유전율을 갖는 세라믹 유전체인,
유전체 필터 안테나. - 제1항에 있어서,
상기 에너지 결합은 상기 유전체 안테나와 상기 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 상에 배치된 슬롯, 프로브 또는 표면 금속층을 사용하여 상기 유전체 안테나와 상기 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행되는,
유전체 필터 안테나. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
제1 슬롯은 상기 유전체 안테나의 바닥 표면에서 내측으로 배치되고, 제2 슬롯은 상기 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티의 상단 표면에서 내측으로 배치되며, 상기 제1 슬롯의 위치는 상기 제2 슬롯의 위치와 정렬되고, 상기 에너지 결합은 상기 제1 슬롯과 상기 제2 슬롯을 사용하여 상기 유전체 안테나와 상기 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행되는,
유전체 필터 안테나. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
제1 프로브는 상기 유전체 안테나의 바닥 표면에서 내측으로 배치되고, 제2 프로브는 상기 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티의 상단 표면에서 내측으로 배치되며, 상기 제1 프로브의 위치는 상기 제2 프로브의 위치와 정렬되고, 상기 에너지 결합은 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브를 사용하여 상기 유전체 안테나와 상기 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행되는,
유전체 필터 안테나. - 제4항에 있어서,
상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브는 모두 금속화된 스루홀(through-hole)이고, 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브는 패드를 사용하여 연결되는,
유전체 필터 안테나. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
표면 금속층은 상기 유전체 안테나의 측면 상에 배치되고, 프로브는 상기 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티의 상단 표면에서 내측으로 배치되며, 상기 표면 금속층의 위치는 상기 프로브의 위치와 정렬되고, 상기 에너지 결합은 상기 표면 금속층과 상기 프로브를 사용하여 상기 유전체 안테나와 상기 유전체 안테나에 인접한 유전체 공진 캐비티 사이에서 수행되는,
유전체 필터 안테나. - 제6항에 있어서,
상기 프로브는 금속화된 스루홀이고, 상기 프로브와 상기 표면 금속층은 패드를 사용하여 연결되는,
유전체 필터 안테나. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 안테나는 이중 편파 안테나인,
유전체 필터 안테나. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 안테나의 표면의 일부가 금속 도금된,
유전체 필터 안테나. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유전체 공진 캐비티 층의 각각의 유전체 공진 캐비티의 모든 표면이 금속 도금된,
유전체 필터 안테나. - 전자 장치로서,
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 유전체 필터 안테나
를 포함하는 전자 장치. - 안테나 어레이로서,
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 복수의 유전체 필터 안테나
를 포함하며,
상기 복수의 유전체 필터 안테나는 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 어레이를 형성하는,
안테나 어레이. - 제12항에 있어서,
상기 안테나 어레이는 네트워크 장치에 적용되는,
안테나 어레이.
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|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |